[发明专利]一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法

说明书

一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法，包括：步骤一、对不同粒径单粒径碎石进行重复荷载试验，获取单粒径的塑性应变；步骤二、进行不同工况下单粒径碎石的重复荷载试验，分析不同因素对单粒径碎石塑性应变的影响，确定单粒径碎石塑性应变模型的主要影响因素和修正影响因素；建立重复荷载作用下的单粒径碎石塑性应变模型；步骤三、根据粗集料颗粒粒径组成、骨架结构及其空隙、细集料级配组成对级配碎石塑性变形的影响，基于单粒径碎石塑性应变模型，建立级配碎石混合料的塑性应变预估模型；计算不同工况级配碎石混合料的塑性应变。本发明能确定出不同工况条件下、不同粒径碎石组成的级配碎石混合料在重复荷载作用下的塑性应变。

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法。

背景技术

级配碎石是国内外道路工程常用的柔性路面结构基层或底基层材料，能够有效避免路面反射裂缝、减少水损害、提高耐久性、实现完全再生等诸多优点而被广泛采用。而在实际应用过程中，级配碎石在重复荷载作用下产生过大塑性变形，会引起柔性基层沥青路面出现车辙、波浪变形、表面不平整等问题，严重影响路面的服务水平。因此，准确把握级配碎石的塑性变形行为，科学预估级配碎石结构层的塑性变形，对路面结构优化设计至关重要。

级配碎石混合料主要以最大密度曲线理论和粒子干涉理论这两种理论进行级配组成设计，形成骨架密实结构。以干涉理论为指导，通过填充试验完成粗集料的组成设计，根据最大密度曲线理论确定细集料组成；使粗集料形成嵌锁骨架结构，而细集料主要填充粗集料空隙，使混合料达到致密状态。根据泰波公式，通过集料的最大粒径及筛孔尺寸，便可以计算出密实度最大的级配。而根据干涉理论，以集料颗粒最大尺寸﹑每档集料的捣实密度及集料视密度，计算最大密实度的混合料。在已有的研究中，马骉、田尔布、王科等依据干涉理论和填充嵌挤原则建立了嵌锁骨架结构粗集料级配组成设计方法，其设计思想是：

根据不同粒径规格成品粗集料的筛分结果、毛体积密度、振动密度等性质，利用集料填充比参数，计算确定不同粒径粗集料颗粒所占的比例，使粗集料颗粒之间紧密相接、相互嵌锁，且相互不干涉或少干涉，混合料的振动空隙率较小，形成稳定的嵌锁骨架结构。

无论采用何种级配组成设计方法和设计原则，级配碎石混合料均是由不同比例的不同粒径碎石粒料所构成；不同粒径碎石粒料的组成比例不同，混合料的性能也会具有差异。

单粒径碎石作为级配碎石混合料组成设计的基本元素，单粒径碎石粒料的结构性能与混合料整体性能具有相关性，从单粒径碎石结构的空间分布结构、结构密度、颗粒摩擦角、颗粒嵌挤程度、颗粒配位等情况，在一定程度上能够体现其对混合料整体性能的影响，单粒径碎石与填充碎石填料和碎石混合料在结构特性和力学强度方面的关系。单粒径碎石粒料的变形行为对级配碎石混合料的变形行为具有重要影响，单粒径碎石结构在不同条件下的塑性应变与填充碎石混料和级配碎石混合料的塑性应变存在紧密的关联。因此，从单粒径碎石的塑性应变研究出发，考虑荷载强度、荷载次数、荷载频率、结构密实度等因素，建立级配碎石混合料塑性应变预估模型，分析不同级配组成的级配碎石在不同工况条件下的塑性应变，能够为级配碎石的组成设计优化和级配碎石基层路面的设计施工提供研究基础。

发明内容

本发明的目的在于针对级配碎石在重复荷载作用下的塑性应变问题，从碎石混合料的级配组成与单粒径碎石在重复荷载作用下的塑性应变特点入手，结合不同结构类型的结构特性，并考虑了不同工况条件对塑性应变的影响，提供一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法，为级配碎石混合料的级配组成优化设计和路面结构设计施工提供依据和基础。

为了实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

一种级配碎石混合料重复荷载作用下塑性应变预估方法，包括以下步骤：

步骤一、对不同粒径单粒径碎石进行重复荷载试验，获取单粒径的塑性应变；